燃气电站项目建设过程中的防爆研究

2023-12-21国网经济技术研究院有限公司许方荣

电力设备管理 2023年21期

国网经济技术研究院有限公司许方荣苑博

中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司林轶薛跃鹏黄晓娟

1 引言

燃气电站建设过程中的存在爆炸等火灾隐患，应急电气设备的要正确装配和调试，否则电力和线路、机器等燃烧装置无法按计划安全地工作，如果发电防爆安全不符合标准，就会发生事故，导致该地区发生重大停电，对下一阶段的安装和运行存在安全隐患，燃气电站设备及维护与使用在投资、运行、建设、规划中，应注意安全、防爆等操作问题，并进行爆破培训。

2 燃气电厂介绍

燃气电厂主要组成设备是燃气轮机、发电机、蒸汽轮机和余热锅炉等，还有一些辅助设备和管道等。燃气发电构造及工艺流程如图1所示。

图1 燃气发电构造及工艺流程

3 燃气电站项目建设主要防爆区域及主厂房布置

燃气电站建设项目建设过程中的规划选址以及电厂的主厂房布置方式中考虑得最关键的是防爆安全区域，一般仅包括性能加热器区、储氢罐站、加油站、燃机区、燃油区、汽轮机氢预冷室区和密封油气储罐区[1]。燃气电站厂房如图2所示。

图2 燃气电站厂房

燃气电厂布置方式对防爆的影响比较大，主厂房一般根据项目情况按照如下要求布置。

一是适应电力生产的工艺流程要求及按设备型式确定，并做到厂房内的设备布局位置紧凑合理，不要产生过长的管线连接，且管线连接整齐，预留好畅通的巡回检查路线，确保燃气电站运行安全，方便维护检修。

二是主厂房内的空气质量、通风、采光、照明和噪声等应符合现行有关标准的规定；采取一定的措施对设备进行防护，符合防火、防爆及防尘和防潮要求，同时满足防腐、防冻、防噪声等有关要求。

三是主厂房布置应根据燃机电厂总体规划要求，考虑扩建的可能性，应对电厂的主设备进行优化布置，保证经济合理，宜减少和缩短燃气轮机与余热锅炉间的蒸汽管道和排气压损，使得蒸汽压损降低。

四是主厂房及其内部的设备、表盘、管道和平台扶梯等色调应柔和协调。平台扶梯及栏杆应齐全、可靠，符合设计和规程要求。

五是主厂房布置应合理，主要结合厂区地形、设备特征以及现场的施工条件限制等影响因素进行考虑，同时要考虑满足2台及以上机组平行连续施工的条件措施。

六是燃气轮机、蒸汽轮机、发电机按轴系布置来分，一种是多轴布置方案，一种是单轴布置方案。单轴布置：燃气轮机、蒸汽轮机、发电厂燃气轮机和蒸汽轮机共用一台发电机，如图3所示。多轴布置：燃气轮机驱动发电机，蒸汽轮机这些机器驱动发电机，每台发电机都有一个轴系统，如图4所示。

图3 单轴发电流程（1GT+1ST）

图4 多轴发电流程（2GT+1ST）

4 燃气电站项目建设过程中的防爆研究

燃气电厂与燃煤电厂对比见表1。

表1 燃气电厂与燃煤电厂对比

4.1 设计中注意的问题

一是防止局部瓦斯：一氧化碳比空气轻，因此必须防止气体积聚在地表以下；为此，暖通空调专业人员有必要将风机安装在屋顶的斜坡上。侧墙高度或天花板下方不建议安装灯光等电气设备。

二是风机的配电线路设计为防爆装置：暖通空调工作的相关设计规定，事故风机采用防爆电机，但对电源是否可以防爆没有特殊限制,风扇电源线是否破损,由于防撞风机是防爆型的，其传输线路必须符合规范的要求[2]。

三是防雷及接地安全：为了安全，车间设计为二级防雷建筑，电源线路有良好的接地保护阻隔静电。

四是使用通风系统时，部分情况不考虑通风系统故障的影响。例如封闭或半封闭建筑设置通风系统；设置自动报警或取消。通风机不工作时的流程采取预防措施，例如确保防止电气设备释放，或切断设备电源。

4.2 施工中主要存在的问题及整改措施

根据危险区域电气安全防护认证，防爆电气设备在防爆环境下的功能必须满足环境要求。隐患补救措施往往集中电子设备上的接入设备、地线、电缆、防爆标志及其他不符合防爆标志的物体[3]。

一是将多根电缆插入一个接线盒入口：将延长电缆插入未使用的入口。如果入口不足，请更换新的接线盒。二是接线盒盖固定螺丝缺失：更换同规格螺丝。三是用十字形或直形螺钉紧固接线盒盖：更换为内六角或外六角拧紧。四是橡胶圈用于密封防爆箱、箱盖：橡胶圈不宜用于密封防爆物品，有潜在防爆性，必须更换箱体。五是防爆标志及防爆箱名称均涂有油漆：用溶剂清洗油漆即可露出防爆标志，方便维护人员根据设备数据类型进行操作。六是防爆接线盒未使用的出线口未妥善堵塞：未使用的进线口常被塑料材料堵塞，应根据需要折断、钉入深度更换合适的堵头。不少于5个按键。七是箱体入口如果采用铰孔方式损坏则更安全：箱体入口形状无法固定，密封性差很容易导致空气从入口箱体中漏出。

电气设备或过电压保护装置的接地线通过埋在地下的金属导体直接接地，可以防止触电、触电、雷击和静电。在维修和纠正措施过程中发现的潜在安全问题。一是电气设备没有接地线：设备外壳上的接地螺钉用黄绿线连接。镀锡裸铜线可用于热区。二是电气设备接地线截面太小：根据设备功率选择面积最小为4mm2的接地线。三是室外设备接地螺母连接松动、生锈，造成大量污垢：使用不锈钢螺钉和螺母，防止垫片、平垫和金属接线片松动，防止保护松动。

非爆炸装置如果发生爆炸，其火焰会蔓延出外壳，与周围的气体混合物直接接触，从而引起火灾。一是产品名称中没有防爆材料和无防爆材料：检查是否不是防爆材料，根据需要更换为可防爆材料。二是设计和安装时未考虑防爆材料，没有合适的替代品：将不符合防爆要求的电子设备移到足够的空间安全的地方。

主体结构除电气设备的电压外，还包括防火外壳和一些与外壳连接的零件，如垫片、透明件、电缆（电线）等。引线电缆、接线盒等如果在执行和纠正测量过程中发现问题，这种违规行为也可能产生严重后果。其中之一是使用入口连接带塑料盖的插座：更换为金属插头。进口晶体上的电子产品不合适：晶体橡胶老化或晶体缺失，产品损坏。如果丢失，请更换合适的晶体。电源线通过变压器管或管道直接进入用电设备，入口处没有变压器：加装变压器。进入入口前剥去电缆：使用橡胶密封圈重新插入电缆。当电缆长度较短时，可采用包封引入装置来完成电缆的引入和密封关闭动作。

防爆设备是将电气设备插入外壳内，外壳内没有气体逸出的地方，外壳内充满保护气体，外壳内的保护气体周围爆炸区域的较高压力可防止外部爆炸物进入容器，从而使电子设备防爆。

测量过程中发现的问题立即纠正仅有的。控制箱紧固件缺失：制作额外的紧固件。柜体与外部设备连接的控制电缆进线插头不符合规范：进线连接安全入口延长线。柜内压力低，影响防爆：将柜内压力提高至200Pa。柜外电磁阀不防爆：更换为防爆电磁阀。灯接线盒的过渡压缩元件没有插入，引入口直接与管道连接。连接：添加过渡压缩元件。爆炸危险区域使用的常规照明：更换为防爆照明。灯具用电设备的电线以及与其他照明设备连接的线路有断路：避免干扰区域内的电线。

此外，接线盒通过集成的隔爆入口连接到灯头室，增加防爆接线箱，在箱体内分布信号和电源线。